无针头静电纺丝研究进展.pdf

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1、第42卷，第6期Vo1．42，Nol6工程塑料应用．一11／2014年6月ENGINEERINGPLASTICSAPPLICATIONJun．2O14doi：10．3969／j．issn．1001-3539．2014．06．025无针头静电纺丝研究进展谢概，宋庆松，邓德鹏，刘勇(北京化工大学机电工程学院，北京100029)摘要：通过介绍无针头溶液静电纺丝和熔体静电纺丝的研究进展，对纺丝装置、纺丝过程和有关结论进行了综述，分析了各种实验方法的特点以及所得纤维的特性，并指出目前存在的问题和需要改进的地方，为无针头静电纺丝的深

2、入研究提供理论依据，同时为静电纺丝纳米纤维的产业化和应用开发奠定基础。关键词：纳米纤维；静电纺丝；无针头；纺丝装置中图分类号：TQ340．64文献标识码：A文章编号：1001．3539(2014)06．0117．05ResearchProgressofNeedlelessElectr0spinningXieGai，SongQingsong，DengDepeng，LiuYong(CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，BeijingUniversityofChemicalTe

3、chnology，Beijing100029，China)Abstract：Byintroducingtheprogressesofneedlelesselectrospinningusingsolutionandmelt，thespinningdevice，thespinningprocessandsomeresultswerereviewed．Thecharacteristicsofthevariousexperimentalmethodsandpropertiesoftheresultingfiberswerean

4、alyzed．Theproblemsandareasneedforimprovementwerepointedout．AtheoreticalbasisforfurtherresearchofneedlelesselectrospinningisprovidedandafoundationfortheindustrializationandapplicationsofelectrospinningnanofibersiS1aid．Keywords：nanofiber；electrospinning；needleless；

5、spinningdevice静电纺丝是制造连续纳米纤维最有效和最直接的方法液器的液面直接进行，不限制流速，因此通常得到的纤维直之一，所得纳米纤维具有优良的特性，应用广泛，得到了大量径较大，分布不均，但产量得到了极大提高。自由流动按照研究1。然而传统单针头静电纺丝的生产效率很低，多针射流发射装置分为曲面发射和水平面发射两类。头静电纺丝的产量虽有所提高，但设备结构复杂，电场干扰(1)曲面发射。影响很大1，并且这两种方法都有严重的针头堵塞问题，很一般曲面发射的无针头静电纺丝过程分四步：①喷头大程度上制约了静电纺丝的快速发展。无

6、针头静电纺丝不部分浸入聚合物溶液中并旋转使其表面覆盖溶液薄层；②喷使用任何针头，当电场强度超过临界值时，大量射流直接从头的旋转促进溶液在其表面形成大量圆锥形尖峰；③当加上开放的自由液面形成]，避免了针头堵塞的缺陷，极大地提高压电场后，电场力集中到尖峰使其变形成泰勒锥；④电压高了纺丝效率和纤维产量，为静电纺丝产业化提供了可行的达到一定值时，射流从泰勒锥拉出，并最终在接收装置上得途径。到纤维。静电纺丝分溶液静电纺丝和熔体静电纺丝两种，考虑2006年，美国专利US20060290031A1【6提出了一种无到聚合物溶液或熔体的流

7、动方式对纺丝装置、射流产生和纤针头静电纺丝装置，根据此装置，捷克Elmarco公司生产出维产量有重要的影响，笔者将溶液静电纺丝和熔体静电纺丝了世界上首台用于工业化的纳米纤维静电纺丝机——1G纳根据纺丝时物料流动在空间上是否受到限制分为自由流动米蜘蛛，2011年该公司开发了更高效、更稳定的2G纳米蜘和受限流动进行综述，系统阐述无针头静电纺丝的研究成果蛛[7]。纳米蜘蛛的出现标志着无针头静电纺技术跨出了重和进展。要一步，为静电纺技术的工业化发展奠定了基础。但是此方1溶液静电纺丝法需要高压，对工艺参数的要求非常严格，分子量小的

8、聚合溶液静电纺丝设备简单、易于控制，且在适当条件下可国家自然科学基金项目(21374008)制备直径为几十纳米的纤维，因此备受关注，得到广泛研究。联系人：刘勇，副教授，博导，主要研究高分子纳米复合材料的理1．1自由流动论与应用自由流动，即溶液或熔体在另一材料表面或纺丝在储收稿日期：2014—03—22118工程塑料应